JP2001173447A - ピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジン - Google Patents

ピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジン

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    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストン高さを低くし、エンジン高さの低い
軽量コンパクトなピストンバルブ式層状掃気２サイクル
エンジンを提供する。 【解決手段】 シリンダ１０の内壁に設けた先導空気ポ
ート１４の上縁１４ａと吸気ポート１５の上縁１５ａと
をほぼ同一高さに位置させる。ピストン３０の先導空気
ポート１４に対向する位置の下端部に、吸気ポート１５
に対向する位置のピストン下縁３１よりも下方に延伸し
た延伸部３２を設ける。左右の延伸部３２，３２の間隔
Ｗ１をクランク軸２０のバランスウエイト２３の外幅Ｗ
２より大きくする。延伸部３２の外周面に、吸入行程の
際に先導空気ポート１４と掃気ポート１２とを接続する
ピストン溝３４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピストンバルブ式
層状掃気２サイクルエンジンの吸気ポートと先導空気ポ
ートの配置、及びピストンのスカート部の形状に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ピストンバルブ式層状掃気２サイクルエ
ンジンの混合気用の吸気ポートと先導空気ポート等の配
置については、一例として国際公開番号ＷＯ９８／５７
０５３号に開示されたものがある。同開示内容によれ
ば、図９に示すように、シリンダ室１１（シリンダ１０
の内周面）には、掃気ポート１２、先導空気ポート１
４、及び図示しない排気ポートが開口しており、またシ
リンダ１０には、クランク室３に接続する混合気用の吸
気ポート１５と、シリンダ室１１及びクランク室３の間
を接続する掃気流路１６とを備えている。先導空気ポー
ト１４は、吸気ポート１５を挟んで左右に２つ設けられ
ている。先導空気ポート１４は、掃気ポート１２よりも
シリンダ１０の軸線方向のクランク室３側に所定距離だ
け離れた位置に設けられるとともに、ピストン３０ａの
外周部に設けたピストン溝３４ａを介して掃気ポート１
２と先導空気ポート１４とが接続され、吸入行程の際に
先導空気ポート１４から掃気ポート１２を経て掃気流路
１６に空気を吸入するようにしている。ピストン３０ａ
の全ストロークにおいて先導空気ポート１４は直接シリ
ンダ室１１に開口しないようにするため、ピストン下縁
３１は、実線にて示すピストン上死点位置において先導
空気ポート１４の下方に位置し、ピストン上縁３５は、
細い２点鎖線にて示すピストン下死点位置において先導
空気ポート１４の上方に位置している。また、ピストン
下縁３１はピストン下死点位置において、クランク軸に
設けられたバランスウエイト２３の外周部２３ａに干渉
しない最もクランク軸寄りの位置に定められる。吸気ポ
ート１５は先導空気ポート１４と左右方向に並んで設け
られているため、ピストン下縁３１部には、ピストン上
死点位置において吸気ポート１５とクランク室３とを連
通させるために、所定長さ（図中、長さＦ）の縦溝４０
が設けられている。上記のように構成された層状掃気２
サンイクルエンジンによれば、排気時に先ず先導空気に
よってシリンダ室１１内が掃気されるので、混合気の吹
き抜けによる未燃焼ガスの排出を防止でき、排気ガスが
清浄化されるという効果がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記国
際公開番号ＷＯ９８／５７０５３号に開示されたピスト
ンバルブ式層状掃気２サイクルエンジンの構成において
は、ピストン上死点位置で吸気ポート１５とクランク室
３とを連通させるために、ピストン下縁３１から吸気ポ
ート上縁１５ａまでの長さＦの縦溝４０を設けている。
そのため、ピストン下縁３１は吸気ポート上縁１５ａか
ら長さＦだけ下方に位置することとなる。前述のよう
に、ピストン下死点時において、ピストン上縁３５は吸
気ポート上縁１５ａよりも上方に位置し、ピストン下縁
３１はクランク軸２０のバランスウエイト外周部２３ａ
よりも上方に位置するように定められている。このた
め、ピストン上死点において、吸気ポート上縁１５ａか
らピストン上縁３５までの高さをＨとすると、ピストン
下縁３１からピストン上縁３５までのピストン高さは
「Ｈ＋Ｆ」とする必要がある。ところが、従来からエン
ジンの高さをさらに低くして場積をできるだけ小さくす
ることが要求されており、上記のようにピストン高さに
伴ってコネクティングロッドの長さが長くなり、エンジ
ンの高さも高くなって場積が大きくなり、重量も重くな
り、コストも高くなるという問題を解決することが強く
要望されている。
【０００４】本発明は上記の課題を解決するために、ピ
ストンのシリンダ軸方向の長さを短くしてエンジンの高
さを低くし、よって場積を小さくし、重量を低減できる
ピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジンを提供す
ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、本発明に係るピストンバルブ式層
状掃気２サイクルエンジンの第１発明は、クランクケー
スの上部に取着したシリンダの内壁に開口し、かつシリ
ンダ室に接続する掃気ポート、排気ポート及び先導空気
ポートと、シリンダの内壁に開口し、かつクランク室に
接続する混合気用の吸気ポートと、掃気ポートとクラン
ク室とを接続する掃気流路と、ピストンの外周部に設け
られ、吸入行程の際に掃気ポートと先導空気ポートとを
接続するピストン溝とを有し、掃気ポート、排気ポー
ト、先導空気ポート及び吸気ポートがピストンの上下動
により開閉されるピストンバルブ式層状掃気２サイクル
エンジンにおいて、先導空気ポートの下縁を吸気ポート
の上縁よりもクランク室側に位置させ、ピストンの先導
空気ポートに対向する位置の下端部に、ピストンの吸気
ポートに対向する位置のピストン下縁よりも下方に延伸
した延伸部を設け、この延伸部は、クランク軸のウエブ
に付設したバランスウエイトよりクランク軸方向の外側
に位置するとともに、外周面に前記ピストン溝を有する
構成としている。
【０００６】上記構成によれば、先導空気ポートの下縁
を吸気ポートの上縁よりクランク室側に位置させたた
め、先導空気ポートの上縁をクランク室側に寄せること
ができる。したがって、ピストン下死点時におけるピス
トン上縁の位置をクランク室側に寄せることができる。
また、クランク軸のバランスウエイトより軸方向外側の
ピストン下縁部分を延伸し、この部分に先導空気ポート
と掃気ポートとを接続するピストン溝を設けている。こ
のため、ピストン下縁をピストン下死点時にバランスウ
エイト外周部に干渉しない位置まで下げることができ
る。したがって、ピストン上縁からピストン下縁までの
ピストン高さを低くすることができ、エンジン高さが低
く、軽量コンパクトで、コストの安い層状掃気２サイク
ルエンジンが得られる。
【０００７】第２発明は、第１発明の構成に基づき、前
記吸気ポート上縁と先導空気ポート上縁とをほぼ同一高
さに位置させた構成としている。
【０００８】上記構成によれば、ピストン下死点時にお
けるピストン上縁を吸気ポート上縁近傍までクランク室
側に寄せることができ、ピストンのシリンダ軸方向長さ
を一層短くすることができる。したがって、コネクティ
ングロッドの長さを短くし、エンジンの高さを低くして
軽量化を図り、コストを安くすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るピストンバ
ルブ式層状掃気２サイクルエンジンの実施形態につい
て、図面を参照して詳述する。
【００１０】図１はピストンバルブ式層状掃気２サイク
ルエンジン１の正面断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視の
側面断面図であり、ピストン上死点位置の状態を示して
いる。図１、図２において、クランクケース２の上部に
はシリンダ１０が取着されている。シリンダ１０にはピ
ストン３０がシリンダ１０の軸方向に摺動自在に挿入さ
れ、ピストン３０のヘッド側にシリンダ室１１を形成
し、ボトム側にクランク室３を形成している。クランク
ケース２に軸受４を介して回転自在に取着されたクラン
ク軸２０と、ピストン３０とはコネクティングロッド５
により連結されている。クランク軸２０のウエブ２１の
クランクピン２２の反対側にはバランスウエイト２３が
設けられており、その外周部２３ａは円弧形状をなして
いる。シリンダ１０の内壁面にはシリンダ室１１に接続
する掃気ポート１２、排気ポート１３、先導空気ポート
１４が設けられるとともに、クランク室３に接続する混
合気用の吸気ポート１５が設けられている。また、シリ
ンダ１０には掃気ポート１２とクランク室３とを接続す
る掃気流路１６が設けられている。図３は、シリンダ１
０の断面図であり、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。同
図に示すように、吸気ポート１５の両側には２個の先導
空気ポート１４，１４が設けられており、それぞれの先
導空気ポート下縁１４ｂ，１４ｂは吸気ポート上縁１５
ａよりも下方に位置しており、本実施形態においては、
吸気ポート上縁１５ａと先導空気ポート上縁１４ａ，１
４ａとは同一高さに位置している。先導空気ポート１
４，１４の上方には所定の間隔で掃気ポート１２，１２
が設けられており、それぞれ掃気流路１６，１６に接続
している。
【００１１】図４は、ピストン下死点位置におけるピス
トンバルブ式層状掃気２サイクルエンジンの側面断面図
である。ピストン下縁３１は従来のものと同様に、クラ
ンク軸２０の両バランスウエイト２３，２３の外周部２
３ａに干渉しない最もクランク軸２０寄りの位置に設定
されており、この部分はピストン３０が上下動したとき
に吸気ポート１５に対向する位置となっている。ピスト
ン３０のクランク軸２０の軸方向の両端部の下端部には
ピストン下縁３１より下方に延伸して延伸部３２，３２
が設けられ、延伸部３２の外周部にはピストン溝３４が
それぞれ設けられている。延伸部３２の内幅Ｗ１は、ク
ランク軸２０の両バランスウエイト２３，２３間のクラ
ンク軸方向の外幅Ｗ２より大きく設定されている。ま
た、図３に示す２つの先導空気ポート１４，１４の間隔
Ｗ３は、延伸部３２の内幅Ｗ１より大きく設定されてい
る。延伸部下縁３３はクランク室３に設けられた、軸受
４を内設しているボス６の外周部６ａに干渉しない位置
に設定されている。延伸部３２はピストン３０が上下動
したときに先導空気ポート１４に対向する位置に設けら
れており、延伸部３２に設けられたピストン溝３４は、
図２に示すように、ピストン上死点位置において掃気ポ
ート１２と先導空気ポート１４とを接続する。またピス
トン上縁３５は、図４に示すように、ピストン下死点位
置で吸気ポート上縁１５ａ及び先導空気ポート上縁１４
ａよりも上方に位置するように設定されている。
【００１２】図５はピストン３０の正面図であり、図６
は図５のＢ−Ｂ矢視図である。前述のように、ピストン
３０の下端部にはピストン下縁３１より下方に延伸して
延伸部３２が設けられている。延伸部３２の外周面に
は、ピストン溝３４が設けられている。また、ピストン
下縁３１はバランスウエイト外周部２３ａに干渉しない
位置に、延伸部下縁３３はクランク室３のボス６の外周
部６ａに干渉しない位置にそれぞれ設定されている。こ
のとき、ピストン上縁３５からピストン下縁３１までの
ピストン高さはＨである。
【００１３】図７は図１のＣ−Ｃ矢視図である。吸気ポ
ート１５の反対側には排気ポート１３が設けられ、吸気
ポート１５の両側には先導空気ポート１４，１４が設け
られている。吸気ポート１５と排気ポート１３とを結ぶ
中心線Ｅ−Ｅに対して直角方向の両側には掃気ポート１
２，１２と掃気流路１６，１６とが設けられている。ピ
ストン上死点位置において、２つのピストン溝３４，３
４は、それぞれ先導空気ポート１４，１４と掃気ポート
１６，１６とを接続している。
【００１４】図８は図７のＤ−Ｄ矢視図であり、シリン
ダ内壁面に設けられた各ポートとピストンとの関係位置
を示す展開図である。実線はシリンダ１０の内壁面に設
けられた掃気ポート１２，１２、排気ポート１３、先導
空気ポート１４，１４及び吸気ポート１５を示してい
る。細い破線は上死点位置のピストン上縁３５、ピスト
ン下縁３１及びピストン溝３４を示し、細い２点鎖線は
下死点位置のピストン上縁３５及びピストン下縁３１を
それぞれ示している。ピストン上死点位置において、ピ
ストン溝３４は先導空気ポート１４と掃気ポート１２と
を接続している。ピストン下縁３１は吸気ポート１５の
上方に位置している。またピストン下死点位置において
は、ピストン上縁３５は、掃気ポート１２及び排気ポー
ト１３の下方に位置するとともに、先導空気ポート１４
及び吸気ポート１５の上方に位置している。このとき、
ピストン上縁３５からピストン下縁３１までの距離は、
図５に示すピストン高さＨである。
【００１５】本発明に係るピストンバルブ式層状掃気２
サイクルエンジン１は上記のような構成としたため、ピ
ストン３０の高さを低くすることができる。すなわち、
図９に示す従来のピストン３０ａに比して、長さＦだけ
吸気ポート１５及び先導空気ポート１４の位置をクラン
ク室３寄りにずらすことができるとともに、ピストン上
縁３５の位置をＦだけクランク室３寄りにずらすことが
できる。これにより、従来のピストン高さは「Ｈ＋Ｆ」
であったのに対し、本発明に係るピストン高さはＨであ
り、長さＦだけ小さくできる。したがって、これに伴っ
てコネクティングロッド５を短くできるので、高さが低
く、軽量コンパクトで、かつコストの安いピストンバル
ブ式層状掃気２サイクルエンジンが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の層状掃気２サイクルエンジンのピスト
ン上死点時の正面断面図である。
【図２】本発明の層状掃気２サイクルエンジンのピスト
ン上死点時の側面断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ矢視のシリンダの断面図である。
【図４】本発明の層状掃気２サイクルエンジンのピスト
ン下死点時の側面断面図である。
【図５】本発明に係るピストンの正面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ矢視図である。
【図７】図１のＣ−Ｃ矢視図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ矢視図である。
【図９】従来技術に係る層状掃気２サイクルエンジンの
シリンダ部側面断面図である。
【符号の説明】
１：ピストンバルブ式層状掃気２サイクルエンジン、
２：クランクケース、３：クランク室、６：ボス、６
ａ：ボス外周部、１０：シリンダ、１１：シリンダ室、
１２：掃気ポート、１３：排気ポート、１４：先導空気
ポート、１４ａ：先導空気ポート上縁、１４ｂ：先導空
気ポート下縁、１５：吸気ポート、１５ａ：吸気ポート
上縁、１６：掃気流路、２０：クランク軸、２１：ウエ
ブ、２３：バランスウエイト、２３ａ：外周部、３０：
ピストン、３１：ピストン下縁、３２：延伸部、３３：
延伸部下縁、３４：ピストン溝、３５：ピストン上縁。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 クランクケース(2) の上部に取着したシ
    リンダ(10)の内壁に開口し、かつシリンダ室(11)に接続
    する掃気ポート(12)、排気ポート(13)及び先導空気ポー
    ト(14)と、シリンダ(10)の内壁に開口し、かつクランク
    室(3) に接続する混合気用の吸気ポート(15)と、掃気ポ
    ート(12)とクランク室(3) とを接続する掃気流路(16)
    と、ピストン(30)の外周部に設けられ、吸入行程の際に
    掃気ポート(12)と先導空気ポート(14)とを接続するピス
    トン溝(34)とを有し、掃気ポート(12)、排気ポート(1
    3)、先導空気ポート(14)及び吸気ポート(15)がピストン
    (30)の上下動により開閉されるピストンバルブ式層状掃
    気２サイクルエンジン(1) において、 先導空気ポート(14)の下縁(14b) を吸気ポート(15)の上
    縁(15a) よりもクランク室(3) 側に位置させ、ピストン
    (30)の先導空気ポート(14)に対向する位置の下端部に、
    ピストン(30)の吸気ポート(15)に対向する位置のピスト
    ン下縁(31)よりも下方に延伸した延伸部(32)を設け、こ
    の延伸部(32)は、クランク軸(20)のウエブ(21)に付設し
    たバランスウエイト(23)よりクランク軸方向の外側に位
    置するとともに、外周面に前記ピストン溝(34)を有する
    ことを特徴とするピストンバルブ式層状掃気２サイクル
    エンジン。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のピストンバルブ式層状掃
    気２サイクルエンジンにおいて、 前記吸気ポート上縁(15a) と先導空気ポート上縁(14a)
    とをほぼ同一高さに位置させたことを特徴とするピスト
    ンバルブ式層状掃気式２サイクルエンジン。
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